便携式立体空间测量尺设计与应用

牛龙喧

（山东东山王楼煤矿有限公司，山东 济宁 272063）

煤矿井下巷道围岩变形量实测是掌握采掘工作面矿压规律投资最少、效果最佳的方法。目前，巷道围岩变形量观测常采用“十字”布点法，钻孔打入木桩，桩头安设钩钉作为测量基点，顶帮基点挂工程线确定交点，测量“十字”交点到顶底板及左右帮的距离。

1 必要性分析

目前市场上无专用于狭小空间尺寸测量的工具，现场实际应用发现，采用传统钢尺、皮尺测量巷道围岩变形量时有很多限制因素，主要有以下几个方面：

（1）巷道围岩变形量测量易受机电设备等客观因素影响。尤其当观测人员跨越皮带输送机，固定测尺零刻度到测量基点上时，皮带输送机湿滑或突然启动有可能造成人身危险。

（2）测量工序繁多，费时费力。一般需要三人配合完成测量工作，一人固定测尺零刻度到测量基点，另一人读取测尺读数，第三人操作皮带输送机闭锁。

（3）巷道围岩变形量测量易受风速影响。巷道风速较大时，两条工程线呈很大弧度，交点难于确定，同时在使用钢尺或皮尺作为测量工具时，钢尺或皮尺也无法拉直，致使观测误差增大。

以上限制因素严重影响了巷道围岩变形量测量精度，为进一步提高矿压观测精度，更科学地分析巷道变形规律，在十字布点法基础上，设计一种便携式立体空间测量尺显得十分必要。

2 设计思路

一种便携式立体空间测量尺,包括长度可调的伸缩杆，套管单体相对的外侧壁上分别设有刻度线和刻度数字，第一节套管单体的外端设有基准部，基准部的外端设有顶基点，基准部上设有弧形钩，弧形钩的弧底部为钩基点，基准部上设有顶基点测量定位线和钩基点测量定位线，套管单体的内接部外侧壁上设有套接定位线。

2.1 创新点

（1）伸缩杆由高硬度玻璃钢材料制成，具有抗腐蚀、耐高温、不导电的特性，材料价格便宜，能适应井下作业环境。同时玻璃钢材料质地坚硬不弯曲，解决了因风速对测量造成不良影响的问题，提高了测量精度。

（2）伸缩杆的后端设有LED防爆发光装置，伸缩杆杆体内部设有为LED防爆发光装置提供电能的防爆蓄电池，LED防爆发光装置可以为测量时提供光亮，解决了因巷道内黑暗不便于读取数值的问题。

（3）本测量尺伸缩杆的长度可调，不用时缩短，便于携带。

（4）刻度线和刻度数字通过激光打印封膜处理形成，解决了因磨损造成刻度线和刻度数字模糊不清的问题。刻度最小单位为毫米，提高了测量精度。

2.2 关键技术与主要技术指标

（1）本设计设有顶基点，顶住要测量的位置即可方便读数。

（2）基准部上设有弧形钩，弧形钩可以挂在物体上测量，也可以勾住空间狭小处、障碍物里侧或孔中的物体。

（3）套管单体的内接部外侧壁上设有套接定位线，各套管单体的外接部内径与相邻套管单体的内接部外径通过过盈配合套接，保证测量数据精准。

（4）基准部上设有顶基点测量定位线和钩基点测量定位线，双定位线解决了采用不同基点测量时读数的起始位置不同的问题。

3 最终设计效果

通过对测量工具的现状分析制作出符合煤矿井下巷道围岩变形量的测量工具，改善以往测量的局限性，使得测量更加简单，具体使用方法和实物如图1、图2。

（1）打开护盖，将测量尺拔出合适长度。侧基点观测线勾到行人侧，左右基点观测。

（2）将弧形钩8拴在输送机里线与观测垂线形成交点。

（3）将测量尺的弧形钩勾住输送机里侧基点上的钩子拉至交点处，读取数值，继续拉长测量尺直至最后一节套管单体的尾端到左基点，读取最后一节套管单体的外接部的端面处刻度，记录中左、中右、全长数值。

（4）将弧形钩勾住顶板上的上基点，拉至交点处，读取交点处刻度数，继续拉长伸缩杆至地面，读取中下数值、巷道高度全长数值。

（5）把左右基点观测线从左基点上的钩子上取下，并缠绕整齐，用托槽将左右基点观测线放回输送机内侧处的合适位置，围岩变形量观测结束。

图1 便携式立体空间测量尺在王楼煤矿的应用

图2 便携式立体空间测量尺结构示意图